基于磁性纳米颗粒和金纳米粒子构建DNA电化学生物传感技术-论文.pdf

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1、第3O卷第4期分析科学学报2014年8月V0I

2、30No．4JOURNALOFANALYTICALSCIENCEAug．2014基于磁性纳米颗粒和金纳米粒子构建DNA电化学生物传感技术王小兰，郑静，陈琛，汤亚泥，张帆，何品刚(1．华东师范大学理学院化学系，上海200241；2．上海工程技术大学，上海201620)摘要：本文构建了一种基于纳米粒子、茎环DNA和丝网印刷电极(SPCE)的电化学生物传感技术用于乳腺癌基因的快速、灵敏检测。该传感技术中，探针DNA的两端分别标记了巯基和生物素，巯基用于与金纳米粒子(AuNPs)作用，生物素用

3、于与磁性纳米颗粒(MNPs)表面修饰的链酶亲和素作用以达到富集的目的，之后利用SPCE进行电化学检测。无目标DNA存在时，双标记DNA保持茎环结构，使得生物素分子很难和MNPs上的亲和素接触。一旦加入目标DNA，茎环结构打开，生物素得以与MNPs上的链霉亲和素发生特异性结合，形成的复合物(MNPs—DNA—AuNPs)通过磁性富集到SPCE表面，从而获得AuNPs的电化学信号。该DNA电化学生物传感对单碱基错配有良好的分辨能力，完全互补DNA的检出限为8．0×l0。mol／L。关键词：磁性纳米颗粒；金纳米粒子；DNA；丝网印刷电极中

4、图分类号：0657．15文献标识码：A文章编号：1006—6144(2014)04—477—04在众多纳米材料中，金纳米粒子(AuNPs)因其具有良好的生物兼容性、易于合成、导电性和稳定性好n的优势在生物传感器方面应用最为广泛。AuNPs与巯基修饰的单链DNA构建的模块在纳米生物分析中得到了广泛的应用。]。磁性纳米颗粒(MNPs)因其易于制备、低成本、良好的稳定性和特殊的催化和顺磁性能，而受到广泛关注]。基于磁性分离的电化学DNA检测技术由于不需要把DNA探针固定在电极表面，从而可实现简单分离和检测口。丝网印刷碳电极(SPCE)具有

5、制备简单、成本低廉、便于携带且易于批量生产等特点，在快速分析和在线检测中起到越来越重要的作用。利用SPCE和MNPs进行DNA检测，既简化了实验操作，又能使DNA实现均相杂交，杂交效率更好。本文基于纳米粒子、茎环DNA和SPCE构建了一种用于快速检测乳腺癌肿瘤标志基因的电化学生物传感技术。1实验部分1．1仪器及试剂CHI660C型电化学分析仪(上海辰华仪器公司)；Multimode8型原子力显微镜(美国，Bruker仪器公司)；Cary50型紫外一可见分光光度仪(美国，瓦里安仪器公司)。为了防止Ag的干扰，三电极系统只用丝网印刷电极

6、(由华东理工大学化学系龙亿涛老师课题组提供)中的碳工作电极和碳对电极，参比电极是Ag／AgC1电极。磁性纳米颗粒购于德国Chemicell公司；氯金酸，柠檬酸三钠，20xSSC缓冲液购于国药集团化学试剂有限公司；磷酸二氢钠，磷酸氢二钠等试剂等均为国产分析纯。超纯水取自MilliporeMi1li—Q超纯水系收稿日期：2013-09—27修回日期：2013—12—02*通讯作者：张帆，女，博士，研究方向：生物电化学分析477第4期王小兰等：基于磁性纳米颗粒和金纳米粒子构建DNA电化学生物传感技术第3O卷统。实验中的DNA由上海生工生物

7、技术公司制备，序列如下：双修饰的探针DNA序列3r_SH一(cHz)s—GCATCCCAAAGGGTGACCGACAACCGGGATGC一生物素一5；目标DNA序列3LCGGTTGTCGGTCACCCTTTG5；单碱基错配DNA序列3r_CGGTTGTCGGACACCCTTTG一5；完全非互补DNA序列3CGATCTCTAAAAGGTGTGAC一5。1．2实验方法1．2．1金纳米粒子(AuNPs)的制备取250mL0．O1氯金酸放入三颈瓶中，高速搅拌条件下煮沸，再快速加入2．5mL38．8mmol／L的柠檬酸三钠溶液，溶液由淡黄色逐

8、渐变为黑色，继续煮沸15rain后，溶液颜色变为酒红色，反应结束后停止加热，继续搅拌15rain，然后冷却至室温_】。1．2．2AuNPs-DNA的制备将2．03nmol探针DNA加入到1mLAuNPs溶液中，室温静置16h制备双标记探针l】。然后将上述混合液在10000r／rain下高速离心10rain，除去上层清液，用0．1mol／LNaC1—0．01mol／L磷酸缓冲溶液(PBS)洗涤沉淀，再次离心分离，所制得的探针用0．01mol／LPBS稀释成理想浓度。1．2．3目标DNA的杂交和磁性分离与富集取2OL制备好的AuNPs—

9、DNA、5L洗好的MNPs和5L一定浓度的目标DNA加入到70L0．1mol／LPBS中，放入空气浴振荡器中在120r／rain的转速和37℃下反应1h。反应结束后，将溶液加入到自制的电化学反应池中，静置5rain，磁性分离沉淀，MN